微型燃气轮机(简称微燃机)发电系统作为分布式动力系统的重要形式，具有高功率密度、高可靠性、低排放等特点，在航空航天、国防和其它工业领域诸如舰船、油气开采等领域具有广泛的应用前景。为了适应一些特殊环境的应用，微燃机发电系统的性能也在不断改进和完善中。为了适应冲击负载和提升系统效率，本文基于超级电容储能技术深入研究了微燃机发电系统瞬时功率控制，旨在原理上寻求解决问题的有效方法，并通过实验研究对这些方法进行验证。首先，论文针对微燃机发电系统冲击负载问题，提出一种基于超级电容储能的适于冲击负载的系统结构，该系统能够实现瞬态功率流的平衡，快速提供负载所需的冲击功率，并吸收再生电功率。通过进行系统能量转换过程的瞬时功率流分析，实现各种能量形式转换的理想控制并兼顾到转换效率的提升。建立较为准确的微燃机功率非线性数学模型，该模型能够通过解析的方法反映出微燃机中压气机和透平全工况效率和流量的特性；建立发电、电能变换等环节的瞬时功率模型，并通过上述模型开展系统仿真分析和控制器的设计工作。其次，针对经典控制稳定性差的问题，提出瞬时功率闭环的状态反馈控制方法。该控制方法采用状态反馈控制参数和状态观测器参数随系统参数变化而改变，通过闭环极点配置实现全工况固定收敛特性，具有全工况运行较强的鲁棒性。利用转速变化对微燃机效率影响的规律，提出微燃机效率最优的变转速控制方法，结果证明效率提高效果较为明显。永磁同步发电机的瞬时功率控制，在对瞬时功率平稳控制的基础上实现高内功率因数运行，减小铜耗，提高系统效率。针对传统微燃机发电系统输出功率调节响应慢的问题，提出冲击补偿的瞬时功率快速控制方法。提出通过微燃机发电机组自身功率响应预测和负载辨识的瞬时补偿功率控制算法。通过超级电容储能单元的高功率动态响应弥补微燃机输出功率动态响应低的问题，使系统实时处于瞬时功率平衡状态，保证直流母线电压的平稳，增强微燃机发电系统对冲击性负载的适应能力。最后，为了进行瞬时功率控制和冲击负载补偿的实验研究，通过局部环节的实际样机系统和局部环节的物理模拟等效系统相结合的方法，构建了一种物理模拟实验系统。冲击加载和冲击减载的瞬时功率快速补偿控制的实验结果表明，微燃机输出功率预测和负载功率辨识的快速补偿方法保证了系统功率流的实时平衡，实现了系统带冲击负载时的平稳运行。最终证明瞬时功率快速补偿控制能够很好的解决冲击性负载问题。